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Die Erfindung betrifft eine Trockenbatterie in Leakproofausführung, bestehend aus einem den Elektrolyten enthaltenden Zinkbecher, einer Kunststoffhülse um diesen, die oben in einen Deckelteil übergeht, und einem Kohlestift, von dem ein Ende durch diesen Deckelteil hinausragt und dessen anderes Ende in den Elektrolyten eintaucht.
Wie bekannt, besteht bei Trockenbatterien, wie sie für Taschenlampen, Transistorgeräte u. dgl. Verwendung finden, die Gefahr des Elektrolytaustrittes. Ein solcher Austritt kommt bei überlastung der Batterie oder bei Gebrauch in langen Zeitabständen vor. Da die austretende Elektrolytflüssigkeit stark korrodierend ist, beschädigt sie vielfach das oft teure Gerät, u. zw. oft so stark, dass dieses unbrauchbar wird. Bei Herzschrittmachern u. ähnl. implantierten medizinischen Geräten kann dies sogar tötliche Folgen haben.
Die bei den Trockenbatterien hier in Rede stehender Art vorgesehene Hülse aus Kunststoff wird vom Elektrolyten nicht angegriffen. Die Elektrolytflüssigkeit tritt jedoch an den Nahtstellen um die Kontakte aus, d. h. rund um den Kohlestift bzw. die Kontaktkappe auf den Kohlestift, und am Rand des Bodenkontaktes, zwischen Zinkbecherboden und Kunststoffhülse.
Es wurde bereits einige Male versucht, den Austritt des Elektrolyten an diesen Nahtstellen zu verhindern.
Der eine Vorschlag ging dahin, die beiden Kontaktteile so mit Kunststoff zu umspritzen, dass der Spalt zwischen Kontakt und Kunststoff möglichst klein ist, mechanischen Belastungen standhält und für die unter Umständen in den Spalt einkriechende Elektrolytflüssigkeit ein möglichst weiter und gewinkelter Weg entsteht. Was im Speziellen die Dichtung an der Durchtrittsstelle des Kohlestiftes durch den Kunststoffhülsendeckel betrifft, so wurde diesbezüglich auch bereits vorgeschlagen, das Kunststoffmaterial der Hülse in sehr engen Toleranzen um den Kohlestift zu legen und den Kohlestift bis in die Vergussmasse der Zelle hinein mit diesem Kunststoffmaterial zu umgeben. Dabei sollen auch noch Entlastungsrillen um den Kohlestift herumgeführt werden, die ein Austreten der Elektrolytflüssigkeit um den Kohlestift verzögern.
Man hat bereits vorgeschlagen, eigene Kontaktteile aus Metall zum Einsatz zu bringen, die leitende Durchführungen durch Kunststoffscheiben bilden, so dass dann z. B. der Kohlestift ganz im Inneren der Batterie verbleibt. Weiter wurde vorgeschlagen, Kunststoffscheiben zur Ergänzung der Abdichtung am unteren Metallkontakt einer Batterie, der durch eine Bodenschale aus Metall gebildet ist, anzuordnen, wobei diese Kunststoffscheiben flüssigkeitsdicht mit der Hülle zusammengefügt sind.
Alle diese bereits vorgeschlagenen Lösungen weisen jedoch technische und wirtschaftliche Mängel auf.
Durch das Umspritzen der Kontaktteile mit Kunststoff wird der Querschnitt für den Stromfluss stark reduziert.
Da in diesem Falle die Kontakte die Zelle durch die Spannung der Kunststoffhülse in Axialrichtung berühren, kann sich diese Berührung verschlechtern bzw. ganz aufheben, wenn z. B. der Kunststoff durch Kaltfluss nachlässt.
Überdies wird die Wirtschaftlichkeit der Herstellung derartiger Trockenbatterien dadurch sehr vermindert, dass zunächst die Kontakte, d. h. die Ober- und Unterseite der Batterie gesondert zu umspritzen sind, und danach ein Verschweissen der Ober- und Unterplatte mit der Hülse erforderlich ist. Was den zweiten Vorschlag betrifft, den Deckelteil der Hülse eng um den Kohlestift zu legen und diesen in die Vergussmasse hinunterzuziehen, so ist diesbezüglich herstellungsmässig die genaue Fertigung der Bohrung im Kunststoff sehr problematisch ; insbesondere da die Bohrung dabei sehr lang sein muss.
Es ist Ziel der Erfindung eine technisch einfache, sichere und auch wirtschaftliche Lösung für die Abdichtung bei Leakproofbatterien anzugeben. Dabei sollen die vorhandenen Produktionsmethoden möglichst wenig verändert werden, damit keine Umstellungen bei der Fertigung erforderlich sind.
Nach der Erfindung wird das Problem der Dichtung bei einer Trockenbatterie eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, dass wenigstens in einem der vom Inneren der Batterie zwischen den aktiven Batterieteilen, wie Zinkbecher, Kohlestift, Kontaktplatte, und der Kunststoffhülse nach aussen führenden Spalt, zur Abdichtung desselben eine dauerplastische Dicht-bzw. Klebemasse angeordnet ist.
Insbesondere ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn in dem zwischen der Kunststoffhülse und der Aussenwand des Zinkbechers vorliegenden Spalt zumindest über einen Teil der Höhe der Batterie, jedoch durchgehend um den ganzen Umfang des Zinkbechers, eine abdichtende, dauerplastische Klebemasse, die sowohl mit dem Kunststoff der Kunststoffhülse als auch mit dem Zinkbecher adhäsiv bindet, angeordnet ist. Zur besseren Abdichtung bzw. zum besseren Halt der Klebemasse ist es erfindungsgemäss weiterhin zweckmässig, an dem Zinkbecher um seinen Umfang eine nach innen ausgebuchtete Sicke vorzusehen, in der die dauerplastische Klebemasse angeordnet ist.
Wenn auch ein Austritt bei Korrosion des Zinkbecherbodens verhindert werden soll, so ist es nach der Erfindung vorteilhaft, wenn man vorsieht, dass die zwischen der Kunststoffhülse und dem Zinkbecher befindliche Klebemasse bis über den Zinkbecherboden reicht und dass die unterhalb des Zinkbecherbodens befindliche Kontaktplatte seitlich in die Klebemasse hineinreicht. Gleichfalls kann für diesen Zweck bei Batterien mit einer unterhalb des Zinkbecherbodens angeordneten Kontaktplatte vorgesehen werden, dass die dauerplastische Klebemasse zwischen dem Randteil der Kontaktplatte unterhalb des Zinkbecherbodens und dem umgebördelten Teil des unteren Randes der Kunststoffhülse oder zwischen dem Randteil der Kontaktplatte und dem Zinkbecherboden angeordnet ist.
Wenn auch der übergang zwischen Kohlestift und Deckelteil der Kunststoffhülse abgedichtet werden soll,
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dann wird nach der Erfindung vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen der um den Kohlestift gelegenen Zone des Deckelteiles der Kunststoffhülse und der Mantelfläche des im Bereich des Deckelteiles der Kunststoffhülse liegenden Endes des Kohlestiftes die abdichtende, dauerplastische Dicht- bzw. Klebemasse angeordnet ist, u. zw. insbesondere an der Aussenseite des Deckelteiles der Kunststoffhülse. Hiebei ist es günstig, wenn die Dicht- bzw.
Klebemasse in einem Ringraum angeordnet ist, der das durch den Deckelteil der Kunststoffhülse ragende Ende des Kohlestiftes umgibt und dessen eine Wand durch den Deckelteil der Kunststoffhülse und dessen andere Wand durch den Kohlestift gebildet ist.
Weiters kann nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei einer Trockenbatterie, bei der an dem durch den Deckelteil der Kunststoffhülse herausragenden Ende des Kohlestiftes eine Metallkappe angeordnet ist, vorgesehen werden, dass die am Kohlestift angeordnete Metallkappe ein nach aussen abgewinkeltes unteres Ende bzw. einen solchen Rand aufweist und dieser auf die Dicht- oder Klebemasse drückt.
Zum besseren Halt der Dicht- bzw. Klebemasse ist es zweckmässig, dass jene Flächen der Kunststoffhülse bzw. der inneren Batterieteile, die in Kontakt mit der Dicht- bzw. Klebemasse stehen, rauh ausgebildet sind.
Als Dicht-bzw. Klebemasse können vorteilhaft thermoplastische gummielastische Schmelz- oder Lösungsmittelkleber verwendet werden, wobei diese vorzugsweise, da die Dicht- bzw. Klebemasse auch höchste Belastungen der Batterie möglichst unverändert überstellen soll, einen Schmelzpunkt von über 800C aufweisen sollen. Es ist dabei besonders günstig, wenn als Dicht-bzw. Klebemasse vulkanisierbare Gummiarten bzw. Plaste, indsbesondere eine Masse aus oder auf der Basis von Butylkautschuk oder Chloropren-Polymerisaten oder auf Basis von Chlorkautschuk verwendet wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine Trockenbatterie mit den erfindungsgemässen Dichtungen zwischen Zinkbecherwand und Kunststoffhülse sowie rund um die Durchtrittstelle des Kohlestiftes ; Fig. 2 eine Trockenbatterie, bei der zusätzlich noch Klebemasse zwischen Zinkbecherboden und umgebördelten Rand der Kunststoffhülse eingefügt ist ; Fig. 3 und 4 zwei andere Ausführungsformen, betreffend die Ausbildung der Abdichtung um die Durchtrittsstelle des Kohlestiftes durch den Deckelteil der Kunststoffhülse.
Die Trockenbatterie besteht aus den aktiven Batterieteilen, nämlich dem Zinkbecher--6--, in den die Elektrolytflüssigkeit eingefüllt ist, und dem Kohlestift-5--, der in diese Elektrolytflüssigkeit eintaucht. Der Zinkbecher--6--ist oben durch die Vergussmasse --3-- verschlossen. Der Kohlestift--5--reicht durch diese Vergussmasse --3-- und ragt nach oben. Um den Zinkbecher--6--ist die Kunststoffhülse--S-- angeordnet, die von oben über den Zinkbecher geschoben ist. An ihrer Oberseite geht die Kunststoffhülse --8-- in einen Deckelteil über, der in der Mitte eine Öffnung hat, durch welche ein Ende des Kohlestiftes --5-- hinausragt.
Die Kunststoffhülse kann dabei beispielsweise aus Polystyrol oder Polyäthylen bestehen. Die unteren Enden der Kunststoffhülse werden dann um den Zinkbecherboden umgebördelt, so dass die aktiven Batterieteile innerhalb der Kunststoffhülse gehalten sind.
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--3-- nachZinkbechers--6--von aussen, u. zw. unregelmässig, was zu einem schnellen Verschleiss der Trockenbatterie führt.
Um diese Nachteile zu verhindern ist erfindungsgemäss eine Dichtungs-bzw. Klebemasse--7--im Spalt zwischen dem Zinkbecher--6--und der Kunststoffhülse --8-- vorgesehen. Damit ist der Spalt verschlossen und es kann keine Elektrolytflüssigkeit mehr am unteren Ende der Kunststoffhülse austreten. Dabei ist es jedoch wesentlich, dass diese Dicht- bzw. Klebemasse elastisch bleibt. Somit ist ein aushärtender Kleber hiefür nicht geeignet. Diese Dicht-oder Klebemasse muss nämlich mechanischen Beanspruchungen standhalten, die durch den Innendruck auftreten. Das beim Betrieb der Trockenbatterie entwickelte Gas kann bei einer Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, nur durch Diffusion durch den Deckelteil der Kunststoffhülse und den Kohlestift nach aussen gelangen.
Da eine derartige Diffusion verhältnismässig langsam vor sich geht, entsteht ein anhaltender Druck im Innenraum der Batterie, der vor allem auf die Kunststoffhülse wirkt. Dadurch erfährt die Dicht- bzw.
Klebemasse eine oft erhebliche Beanspruchung, welcher sie durch Elastizität gewachsen sein muss. Es soll auch eine gute Haftfähigkeit der Klebemasse --7-- am Zinkbecher --6-- und an der Kunststoffhülse--8-durch diese adhäsive Klebemasse eine gute Verbindbarkeit mit Zink und dem Kunststoff der Hülse aufweisen.
Das elastische Verhalten der Masse selbst verhindert dann, dass Poren oder Spalten in dieser Masse entstehen, durch die dennoch ein Austritt der Elektrolytflüssigkeit--4--möglich wäre.
Umgibt die Dicht-bzw. Klebemasse--7--den Zinkbecher--6--an der Aussenseite über seine ganze Höhe, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, dann ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass auch keine Korrosion des Zinkbechers--6-von aussen stattfinden kann, da die ganze Aussenseite nunmehr abdichtend bedeckt ist.
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Rand der Kontaktplatte --12-- in die Dichtmasse hineinreicht und somit auch der Innenraum zwischen Kontaktplatte--12--und Zinkbecherboden--9--gegen einen Austritt der Elektrolytflüssigkeit abgedichtet ist.
Dies dient zur zusätzlichen Sicherheit, falls es trotz der üblicherweise erheblich stärkeren Ausführung des Zinkbecherbodens --9-- gegenüber den Wänden des Zinkbechers--6--einmal doch vorkommen sollte, dass auch durch den Boden des Zinkbechers Elektrolytflüssigkeit durchtritt.
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1aufgeschoben wird. Dann kann eventuell, wenn um die Durchtrittsstelle des Kohlestiftes durch den Deckelteil der Kunststoffhülse auch eine Abdichtung gewünscht wird, diese Stelle mit Dicht-bzw. Klebemasse ausgegossen
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um bei geringen Spaltbreiten eine wirkungsvolle Dichtung zu erhalten, ist um den Umfang des Zinkbechers --6-- herum eine nach innen ausgebuchtete Sicke--10--vorgesehen, die mit Dichtmasse gefüllt wird.
Dies hat noch überdies den Vorteil, dass bei besonders zähflüssigen Massen damit die Gewähr gegeben ist, dass beim Zusammenschieben von Kunststoffhülse--8-und Zinkbecher-6--während der Montage die Dichtmasse nicht abgescheuert und damit zumindest stellenweise entfernt werden kann.
Was die Abdichtungen der Durchtrittsstelle des Kohlestiftes--5--durch den Deckelteil der Kunststoffhülse --8-- betrifft, so ist in Fig. l an dieser Stelle rund um den Kohlestift --5-- eine Dichtbzw. Klebemasse--2--vorgesehen. Diese Klebemasse ist in einem Ringraum --11-- angeordnet. Dieser
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Kohlestift aufgesetzt und an diesem befestigt wurde, mit ihren nach aussen abgewinkelten unteren Enden bzw. ihrem unteren abgewinkelten Rand auf die im Ringraum-11--angeordnete Dicht-bzw. Klebemasse--2-- aufliegt. Ist genügend Dichtungsmaterial im Ringraum --11-- angehäuft, so drückt sogar dieser Rand von oben auf die Dicht-bzw. Klebemasse-2--.
Da gleichzeitig die schräg an den Kohlestift anliegende Aussenwand des Ringraumes --11--, die durch den Deckelteil der Kunststoffhülse --8-- gebildet wird, nach oben drückt, u. zw. zufolge des immer vorhandenen Innendruckes in der Batterie, wird auf diese Weise die Dicht- bzw. Klebemasse zwischen diesen beiden Gehäuseteilen eingeklemmt. Demnach ist an dieser Stelle und bei einer
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voneinander entfernende Teile in Betrieb der Batterie zusammenhalten bzw. den sich ausweitenden Spalt zwischen ihnen abdichten soll. Der Ringraum--11--ist dabei vorteilhafterweise als kegelflächenartiger Einschnitt ausgebildet.
Die in Fig. 2 dargestellte Trockenbatterie ist ähnlich wie die in Fig. 1 dargestellte aufgebaut, so dass auch die gleichen Bezugsziffern verwendet wurden. Zum Unterschied gegenüber der Trockenbatterie in Fig. 1 wurde bei der Ausführungsform nach Fig. 2 jedoch eine noch bessere Abdichtung der Kontaktplatte --12-- unter dem Zinkbecherboden --9-- vorgesehen. Die Dicht-bzw. Klebemasse wird dabei entweder zwischen den umgebördelten Rand der Kunststoffhülse --8-- und dem Rand der Kontaktplatte--12--eingegossen oder als Folienring eingelegt, wie noch später ausgeführt, werden wird, eignet sich als Dicht-bzw. Klebemasse insbesondere ein Schmelzkleber.
Findet ein solcher hier Verwendung, so dient die Wärme und der Druck, die zum Umbördeln des Randes der Kunststoffhülse --8-- aufgewendet werden müssen, gleichzeitig zum Verkleben dieses umgebördelten Randes mit der Kontaktplatte --12-- über die Dicht-bzw. Klebemasse --13--. Handelt es sich jedoch um eine Ausführung mit verschweisstem Zinkbecherboden--9--und Kontaktplatte--12--, so kann, selbst wenn der untere Rand der Kunststoffhülse --8-- nicht umgebördelt wird, eine derartige Dicht- bzw. Schmelzmasse zwischen Kontaktplatte --12-- und Zinkbecherboden --9-eingelegt werden, wobei dann im Falle der Verwendung eines Schmelzklebers dieser durch die Schweisswärme aktiviert wird und den erwünschten Dichteffekt ergibt. Es kann auch von Vorteil sein, zu beiden Seiten des Kontaktplattenrandes eine Dicht-bzw. Klebemasse vorzusehen.
Fig. 3 zeigt eine Variante der Ausbildung des Ringraumes --11-- für die Aufnahme der Dicht- bzw.
Klebemasse--2--um den Kohlestift--5--. Zur Verbesserung der Anpressung der die äussere
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des Innendruckes und der Elastizität der Kunststoffhülse --8-- an den Kohlestift angepresst wird. Dies erhöht die Dichtung noch weiter.
Darüber hinaus liegt gemäss Fig. 3 jedoch der untere Rand der Metallkappe-l--nicht auf der Dichtbzw. Klebemasse-2--auf, sondern ist in diese hineingesteckt. Auch auf diese Weise kann die Dicht- bzw.
Klebemasse--2--durch die Metallkappe-l--an ihrem Platz gehalten werden.
Für den Fall, dass die Metallkappe--l--nicht ihrerseits zum Halt der Dicht-bzw. Klebemasse--2-beiträgt, muss selbstverständlich auf eine erhöhte Klebekraft dieser Masse gegenüber dem Material des Kohlestiftes--5--bzw. der Kunststoffhülse --8-- geachtet werden.
Fig. 4 zeigt eine andere Anordnungsmöglichkeit der Dicht-bzw. Klebemasse--2--. Selbstverständlich kann diese auch an der Unterseite des Deckelteiles der Kunststoffhülse --8-- angeordnet werden. Aber auch bei Anordnung der Dicht-bzw. Klebemasse-2-an der Oberseite des Deckelteiles der Kunststoffhülse - -8--, wie sie in den Ausführungsbeispielen beschrieben ist, ist die Anordnung eines Ringraumes--11-nicht unbedingt erforderlich, was in Fig. 4 dargestellt ist. Die in Fig. 4 gezeigte Ausbildung ist eine besonders einfache, da dort die Dicht-bzw. Klebemasse-2--einfach in den Winkel zwischen den Kohlestift--S-- und den Deckelteil der Kunststoffhülse-8--gegossen wird.
Auch hier liegt die Metallkappe--l--auf der Dicht-bzw. Klebemasse--2--auf.
Was das Material für die Dicht- bzw. Klebemasse betrifft, so ist hiezu folgendes auszuführen :
Unbedingt erforderlich ist, wie dies auch bereits zum Ausdruck kam, dass diese Massen elastisch bleiben und ihren Dichtzweck erfüllen. Darüber hinaus sollen sie z. B. als Klebemasse zwischen dem Zinkbecher--6-und der Kunststoffhülse --8-- ausreichende'Klebeeigenschaften aufweisen, was an dieser Stelle durch die besondere Art der Beanspruchung dieser Masse wichtig ist. An andern Stellen, beispielsweise um den Kohlestift,
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Klebeeigenschaft erforderlich sein. Dasselbe gilt auch für die Dicht- bzw. Klebemasse, die an den Rändern der Kontaktplatte --12-- unterhalb des Zinkbecherbodens --9-- vorgesehen sein soll. Wenn die Anforderungen an die Klebeeigenschaft bzw.
Haftfähigkeit der Massen nicht allzuhoch gestellt werden können, dann ist es auch zweckmässig, die mit diesen Massen in Berührung stehenden Flächen der aktiven Batterieteile--5, 6 und 12-sowie der Kunststoffhülse --8-- aufzurauhen. Damit kann die Haftfähigkeit unterstützt werden.
Was die reinen Dichtmassen anlangt, wenn eine geringe Klebekraft ausreicht, so wird nach der Erfindung hiefür die Verwendung gummiartiger Dichtmasse im besonderen ins Auge gefasst. Wenn die Klebekraft wichtig ist, so ist es erfindungsgemäss von Vorteil, wenn thermoplastische gummiartige Schmelzkleber oder thermoplastische gummiartige Lösungsmittelkleber Verwendung finden. Thermoplastische Kunststoffe in Form von Schmelzklebern werden in der Fachsprache auch mit "Hotmelts" bezeichnet. Ausser diesen Hotmelts können aber auch selbstverständlich, wie eben angegeben, mit Lösungsmitteln versetzte thermoplastische Kunststoffe Verwendung finden.
Insbesondere kann als Dicht-bzw. Klebemasse eine vulkanisierbare Gummiart bzw. ein vulkanisierbares Plast Verwendung finden. Unter diesen wird besonders eine Masse aus Butylkautschuk oder auf der Basis von Butylkautschuk oder eine Masse aus oder auf der Basis von Chloropren-Polymerisaten bevorzugt. Ebenso ist es auch vorteilhaft, wenn eine Masse aus oder auf der Basis von Chlorkautschuk verwendet wird.
Bei Belastung der Trockenbatterie erwärmt sich diese. Die Erwärmung kann dabei bis zu Spitzentemperaturen bis zu 60 und 800C reichen. Es ist daher zweckmässig, um für alle Eventualitäten Vorsorge zu tragen, dass die Dicht- bzw. Klebemasse derartige Temperaturen aushält, d. h. also, einen Schmelzpunkt von über 800C aufweist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Trockenbatterie in Leakproofausführung, bestehend aus einem den Elektrolyten enthaltenden Zinkbecher, einer Kunststoffhülse um diesen, die oben in einen Deckelteil übergeht, und einem Kohlestift, von dem ein Ende durch diesen Deckelteil hinausragt und dessen anderes Ende in den Elektrolyten eintaucht,
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aktiven Batterieteilen, wie Zinkbecher (6), Kohlestift (5), Kontaktplatte (12), und der Kunststoffhülse (8) nach aussen führenden Spalte, zur Abdichtung desselben eine dauerplastische Dicht- bzw. Klebemasse (2,7, 13) angeordnet ist.
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